什么是Tiit？它对成像质量有哪些影响？

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·Tiit现象的起因及影响

「Tiit」也叫倾斜。常存在于镜头和传感器、相机与测试目标之间，指的是他们之间的相对倾斜现象。数码相机中的成像过程中，有四个影响图像质量的平面，他们分别是：镜头、传感器、测试目标和相机机身。因此由于相机的工业制造的缺陷或者相机使用者的随性摄影，都会使得Tiit的身影经常出现在图片的拍摄过程中。

对于一个完全对齐的相机，这些平面中的每一面都是和其他平面平行的。当规范一个“倾斜”测量时，重要的是定义哪一对平面是互相倾斜的不同的倾斜对图像质量有不同的影响。

其中有两种倾斜角特别需要关注：

① 镜头相对传感器的倾斜：主要影响焦平面。其次影响图像的几何形状。这种倾斜是在规格书中需要被考量的重点。可以表示为倾斜幅度（量）和倾斜方向。

② 测试目标相对传感器的倾斜：影响几何形状（梯形失真，在SFRPlus测试卡中通过两个收敛角度来测量），也会影响焦平面。

由于成像系统的复杂性，不可能从单个图像中获得唯一的倾斜角度，因为受倾斜影响的测量结果也会受到许多其他因素的影响，包括透镜像差、镜头制造缺陷（除倾斜外）、景深、自动对焦精度等等。

梯形畸变是由于测试标靶相对于传感器的倾斜和测试标靶、镜头或传感器的偏移（横向移动）共同引起的。镜头的Tiit对梯形畸变的影响很小，通过imatest的SFRplus报告的两个收敛角（水平和垂直）可以测量梯形畸变。

焦平面发生的倾斜可以通过测试目标到传感器或镜头到传感器的倾斜来改变。

镜头到传感器倾斜用于可视相机（以及在某些特殊用途的镜头中）去矫正当目标平面与传感器平面不平行时发生的焦距偏移。这个过程利用了Scheimpflug原理。可以在Imatest SFRplus中测量焦平面中的误差，误差结果会在清晰度结果的2D图上映射出来。但是，当目标（正确的）聚焦在图像的中心时，并且锐度在中心往四周呈现对称地下降态时，很难诊断焦平面倾斜。在这种情况下，只有通过改变透镜的焦距并观察MTF的不对称性，才能确定焦平面误差。

我们在使用均匀性或缺陷模块测量图像最亮的点（光学中心）时也会受到镜头倾斜的强烈影响。

下面，我们将介绍由于Tilt（主要是镜头倾斜）影响的图像质量参数都有哪些。

1. 畸变和其他几何结果

Imatest SFRPlus的分析结果中显示了几种几何变化，其中一些受倾斜（主要是目标到传感器的倾斜）的影响。如下图中显示的几个几何参数（并写入CSV、XML和JSON输出文件）

- 畸变：0.36%（枕形畸变）

- 三阶系数和arctan/tan系数可用于畸变校正，由上下两条平行线测量得到

- 偏心（中心正方形x、y像素偏移）：8.81 -6；SFRPlus测试卡中心到图像中心之间的距离（仪像素为单位）

- 图像倾斜角度：0.91（由上下两条平行测量得到）

- 视场角：这要求输入测试卡上下平行线的距离以及测试卡到镜头距离；

- 显示对角线、水平和垂直视场角；

- 收敛角度：这些是对梯形畸变的测量。他们受到图表和传感器之间的倾斜或偏移的影响。

- 对于水平收敛、角度被归一化以表示图像顶部和底部相交的两条直线夹角（左侧和右侧用于垂直收敛）0是理想值；

- 在图像中，-3.61°的垂直收敛角是清晰可见的：上面的正方形比下面的正方形有更多的水平分离。

水平收敛角

如上图，水平收敛角在平行线中很明显。

2. 锐度不均匀性

镜头到传感器的倾斜与锐度不均匀性密切相关，这可以通过SFRplus测试卡的多个区域进行测试分析出来，将测量锐度不均匀性（9个是保证运算速度和良好细节的推荐数量；"中心","角落","L R T B(9)"是推荐的选择）

如果镜头偏离中心聚焦，则很容易看到这种不均匀性，但如果镜头（正确）聚焦在图像传感器上，则无法可靠地将倾斜导致的锐度损失与光学锐度损失（由于镜头设计限制和制造公差）区分开来。

下图显示了镜头倾斜的明显迹象：根据MTF50P（对比度下降到峰值50%的空间频率），它在右上方锐度最大，而在左下方锐度最低。

这反映在MTF不对称性x=4.1%，y=-21.4%。然而，这些数字并不完全可靠，不对称性会随着透镜焦点的变化而剧烈变化；如果焦点改变，它可能为0或者直接变成相反数。但透镜贴片总是增加最大MTF50P和最小MTF50P之间的差值。

进行清晰度不均匀性的测试，可以观测到由于相对倾斜而造成图像质量下降的现象，测量结果包含MTF50P的最大和最小值。

Pass/Fail标准可以基于以下几种方式：

① MTF50P最小值（图中为0.289)；

②最小的MTF50P与最大MTF50P之比：0.64

③最小与加权平均MTF50P之比：0.289/0.4074(图中)

所有这些指标都包括MTF50P的最低值，任何一种都是合适的。

·光学中心（来自均匀性/缺陷模块）

均匀性或缺陷模块运行时，将计算“光学中心”（平滑图像中的最亮点）此测量与镜头和传感器之间的倾斜密切相关。

·总结

「Tiit」现象不仅存在于相机机身和测试目标之间，它还可能存在镜头与sensor之间（前期模组或相机制造工艺的缺陷造成）。所以仅基于测试卡的成像质量去测量得到准确倾斜角度确实不容易，但我们不能因此忽视由于Tiit而造成的其他像质损失。比如下面的：